Una paradoja biológica ofrece nuevos conocimientos sobre el misterio del cáncer
Carlo Maley es investigador del Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society de la Universidad Estatal de Arizona. Maley también es investigador del Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy y del Biodesign Center for Mechanisms of Evolution en la Universidad Estatal de Arizona. Es profesor asociado en la Facultad de Ciencias de la Vida de ASU y director del Centro de Evolución del Cáncer de Arizona. Crédito: Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona.
Las células del cuerpo pueden considerarse diminutas dianas de tiro con arco, cada una vulnerable a la flecha mortal del cáncer. Cuantas más células tenga un animal dado y más tiempo viva, mayores serán sus probabilidades de acumular mutaciones celulares dañinas que eventualmente pueden conducir al cáncer. O al menos, eso es lo que sugiere la intuición.
Sin embargo, muchos animales muy grandes que tienen enormes poblaciones de células, incluidos los elefantes y las ballenas, no solo sobreviven hasta la vejez, sino que tienen tasas de cáncer notablemente bajas. Este enigma biológico lleva el nombre de paradoja de Peto. En resumen, la paradoja dice que el tamaño y la longevidad de las especies deberían ser proporcionales a la incidencia del cáncer, pero los datos del mundo real entre especies sugieren que esta asociación no se sostiene.
En un nuevo estudio que aparece en la revista Nature, Carlo Maley, investigador del Centro de Biodiseño para Biocomputación, Seguridad y Sociedad de la Universidad Estatal de Arizona, junto con colegas internacionales, exploran las implicaciones recientes de la paradoja de Peto y destacan lo que la ciencia está aprendiendo sobre el cáncer en todo el árbol de la vida.
Los investigadores analizan la base de datos más grande de especies cruzadas de su tipo de vida de mamíferos adultos de los registros del zoológico que incluye 110 148 individuos que abarcan 191 especies.
El objetivo es evaluar las tasas de mortalidad por cáncer específicas de cada especie en un amplia variedad de mamíferos, reexaminar las afirmaciones de la paradoja de Peto de una manera rigurosamente cuantitativa y explorar posibles mecanismos de supresión del cáncer relevantes para combatir la enfermedad tanto en humanos como en animales.
La estudio proporciona la evaluación más intensiva de la paradoja de Peto hasta la fecha. Los hallazgos ofrecen una prueba concluyente de que el riesgo de mortalidad por cáncer es en gran medida independiente tanto de la masa corporal como de la esperanza de vida adulta en todas las especies.
La solución a la paradoja radica en el hecho de que la evolución hacia un mayor tamaño y longevidad en las especies ha acompañado de la coevolución de potentes mecanismos de resistencia al cáncer.
Maley también es investigadora del Centro de Biodiseño para Inmunoterapia, Vacunas y Viroterapia y del Centro de Biodiseño para Mecanismos de Evolución de la Universidad Estatal de Arizona. Es profesor asociado en la Facultad de Ciencias de la Vida de ASU y director del Centro de Evolución del Cáncer de Arizona.
Batalla incesante
La lucha contra el cáncer ha registrado algunas victorias recientes. Las estadísticas anuales para 2020 revelan la mayor caída en la mortalidad por cáncer en un solo año jamás registrada, según la Sociedad Estadounidense del Cáncer. Sin embargo, a pesar de los avances significativos en el diagnóstico y tratamiento del cáncer, la enfermedad sigue siendo una de las principales causas de muerte, con un número estimado de muertes de más de 600.000 el año pasado solo en los EE. UU.
El flagelo no se limita a los humanos. De hecho, el nuevo estudio informa una carga significativa de cáncer en todas las especies, particularmente entre algunos mamíferos bajo el cuidado humano, donde el número de muertes por cáncer en la población adulta puede alcanzar un asombroso 20-40%.
Mientras el cáncer es un hecho de la vida en toda la gama de especies multicelulares en la tierra, la enfermedad es difícilmente democrática en la selección de sus víctimas. Algunas especies tienen tasas de cáncer significativamente más altas o más bajas, por razones que los investigadores todavía están trabajando para descifrar.
El nuevo estudio explora algunas de las sorpresas, incluida la vulnerabilidad inusualmente alta al cáncer de algunos mamíferos carnívoros. Se encontró que la disparidad estaba estrechamente relacionada con la dieta, con las tasas de cáncer más altas encontradas en mamíferos que consumen otros mamíferos, aunque otros factores también juegan un papel importante.
¿Más células, más problemas?
Los organismos multicelulares, desde simples hasta altamente complejos, enfrentan desafíos cuando sus células se dividen. Las mutaciones celulares pueden surgir cuando los mecanismos de copia del ADN no logran duplicar fielmente los 6 mil millones de pares de bases del código genético. Los factores ambientales, como la radiación, también pueden dañar la integridad del ADN y provocar mutaciones.
La mayoría de estas mutaciones no tienen un efecto perceptible en la salud de un organismo. Algunos, sin embargo, desencadenan una devastadora reacción en cadena que resulta en cáncer, una afección a menudo letal.
El problema puede exacerbarse cuando los organismos crecen y adquieren más células en sus cuerpos. Otro factor clave es la acumulación de mutaciones a lo largo del tiempo, y la edad representa un factor de riesgo clave para el cáncer. La tendencia se observa fácilmente en una variedad de especies, incluidos perros y humanos.
Pero si bien esta regla de sentido común se aplica dentro de una especie determinada, los investigadores ven algo bastante diferente cuando observan una amplia gama de especies diversas, donde A menudo se observa que las especies grandes y longevas prosperan con bajas tasas de cáncer.
Esta aparente contradicción fue expresada por primera vez por el epidemiólogo Richard Peto. Estudió las tasas de cáncer en humanos y ratones y encontró que la incidencia de cáncer en las dos especies era aproximadamente equivalente. Dado que los humanos tienen aproximadamente 1000 veces más células que los ratones y viven 30 veces más, esto presenta un enigma. Aún más sorprendente es la observación de que los animales salvajes grandes y longevos no parecen mostrar una mayor propensión al cáncer.
Parece que la naturaleza ha enfrentado el problema del cáncer en especies grandes y longevas y llegado a una serie de soluciones, que difieren según las especies involucradas. Estos mecanismos de supresión del cáncer pueden ofrecer pistas para suprimir el cáncer en otros animales, incluidos los humanos.
Sondeo de una paradoja
Aunque hace tiempo que se han reconocido las ideas fundamentales de la paradoja de Peto, se ha obtenido confirmación científica desafiante. Hasta ahora, los datos disponibles han sido insuficientes en términos de tamaño de la muestra, distribución por edades, parentesco entre especies y causa de mortalidad para sacar conclusiones firmes que respalden la paradoja de Peto.
El presente estudio aprovecha una gran conjunto de datos conocido como Sistema de gestión de información zoológica (ZIMS), que recopila información detallada sobre edad, sexo, estado vivo/muerto y datos patológicos post mortem para mamíferos adultos no domesticados. Este rico almacén de información de especies cruzadas fue crucial para un análisis exhaustivo de la paradoja de Peto.
Se observó un alto riesgo de cáncer en la encuesta del zoológico entre los carnívoros. Esto puede deberse al uso de progestágenos y otras formas de anticoncepción hormonal, así como a la postergación del embarazo en animales de zoológico. Ambos factores se han relacionado con el desarrollo de cánceres humanos, así como en gatos no domésticos.
Sin embargo, los investigadores determinaron que las prácticas anticonceptivas no pueden explicar por completo el mayor riesgo de cáncer entre los carnívoros. Si pudieran, sería evidente un claro sesgo sexual en los datos, con las hembras carnívoras mostrando tasas de cáncer más altas. Más bien, un determinante clave parece ser la dieta.
¿La dieta como destino?
Los carnívoros generalmente consumen una dieta alta en grasas y baja en fibra, que es un factor de riesgo conocido para el cáncer. Debido a que los carnívoros se encuentran en la parte superior de la cadena alimentaria, pueden ingerir contaminantes u otros compuestos cancerígenos en niveles más concentrados que los animales que aparecen más abajo en la cadena alimentaria.
Además, el consumo de carne puede exponer a los carnívoros a varios patógenos que se han relacionado con procesos de formación de cáncer. Los virus en particular pueden presentar un riesgo considerable de cáncer, ya que se cree que entre el 10 y el 20 % de todos los cánceres tienen un origen viral.
Un análisis más detallado de los datos del zoológico mostró que, entre los carnívoros, aquellos que consumían otros vertebrados con regularidad parte de su dieta tenía las tasas más altas de cáncer, en comparación con los carnívoros que rara vez o nunca consumen otros mamíferos. Los datos sugieren un alto costo en términos de riesgo de cáncer para una dieta carnívora, particularmente una rica en presas de mamíferos.
Otros factores que podrían afectar las tasas de cáncer en estos animales incluyen la baja diversidad de microbiomas, el grado de ejercicio físico en cautiverio, u otros factores fisiológicos. A diferencia de los carnívoros, se descubrió que los rumiantes tienen el menor riesgo de cáncer entre los mamíferos.
Hablando con los animales
Los resultados del estudio confirman las suposiciones centrales de la paradoja de Peto. Los datos no muestran una asociación significativa entre el riesgo de mortalidad por cáncer y la masa corporal entre especies, lo que sugiere que la selección natural de los mecanismos de resistencia al cáncer en animales grandes es lo que reduce notablemente el riesgo de carcinogénesis.
Estos variados mecanismos ya se han convertido en los foco de investigación intensiva por su potencial para prevenir esta enfermedad mortal, tanto en animales salvajes como en humanos, aunque queda mucho por conocer. El estudio proporciona la base para futuras exploraciones en esta área y destaca el poder de los datos zoológicos para futuras investigaciones sobre el cáncer.
Explorar más
El cáncer es una enfermedad ubicua de los mamíferos, según concluye un estudio. Más información: Orsolya Vincze, Riesgo de cáncer en los mamíferos, Naturaleza (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04224-5. www.nature.com/articles/s41586-021-04224-5 Información de la revista: Nature
Proporcionado por la Universidad Estatal de Arizona Cita: Una paradoja biológica ofrece nuevos conocimientos into the Mystery of Cancer (2021, 22 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-biological-paradox-insights-mystery-cancer.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.